一種抗拉強(qiáng)度≥800MPa級焊接結(jié)構(gòu)鋼及生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種焊接結(jié)構(gòu)用鋼及生產(chǎn)方法，具體地屬于一種抗拉強(qiáng)度> 800MPa 級焊接結(jié)構(gòu)鋼及生產(chǎn)方法，特別適用于生產(chǎn)厚度為2~12mm的抗拉強(qiáng)度> 800M化級焊接結(jié) 構(gòu)鋼及生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 從機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展來看，是在向結(jié)構(gòu)高強(qiáng)化、材料輕量化發(fā)展。當(dāng)各種機(jī)械設(shè) 備和工程結(jié)構(gòu)件用鋼板的強(qiáng)度提高一倍后，可W大幅度減少所用鋼板的厚度，從而減少鋼 材消耗，降低制造成本。隨著該種趨勢的發(fā)展，其對工程機(jī)械構(gòu)件材料的強(qiáng)度性能、初性、焊 接性能冷成型性的要求更為突出，從該領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)狀況來講，有的強(qiáng)度級別可滿足要求， 但初性、焊接性能冷成型性顯得不足，或者使用性能上能滿足要求，但生產(chǎn)成本較高，不經(jīng) 濟(jì)，不符合產(chǎn)業(yè)政策，經(jīng)分析研究其原因，認(rèn)為一是未對Ti/C、Ti/N作嚴(yán)格控制，二是在熱 社后的層流冷卻采用一段或兩段式冷卻方式，但在兩段式冷卻中間停滯間隔時間較短。
[0003] 經(jīng)檢索： 中國專利公開號為CN1280206A的文獻(xiàn)，其公開了一種SOOMPa級屈服強(qiáng)度的超低碳微 合金高強(qiáng)鋼，但是鋼的強(qiáng)度波動較大，穩(wěn)定性差，延伸率不高，且未對初性情況予W體現(xiàn)。
[0004] 中國專利公開號為CN101525717A的文獻(xiàn)，其公開了一種厚度為3~6mm的700MPa 級Ti微合金化超細(xì)晶鋼及其生產(chǎn)方法，其采用CSP連鑄連社工藝，沒有鑄逐的冷卻與再加 熱過程。本發(fā)明是采用的是常規(guī)熱連社工藝生產(chǎn)2~12mm的800M化級鋼，連鑄板逐經(jīng)過了 冷卻與再加熱過程，因此組織更均勻，性能更穩(wěn)定。
[000引 中國專利公開號為CN101768698A的文獻(xiàn)，其公開了一種700M化級非調(diào)質(zhì)處理高 強(qiáng)鋼板及其制造方法，其工藝是在精煉爐處理30~40分鐘，嚴(yán)格控制鋼中的雜質(zhì)和氣體含 量，連鑄成鑄逐后再進(jìn)行控社控冷，但該鋼中添加了大量的化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在保證抗拉強(qiáng)度SOOMPa W上， 屈服強(qiáng)度7〇〇MPa的前提下，并使延伸率A% > 20%，-4(TC夏比沖擊功> 70J，且具有良好的 焊接性能和冷成型性能的焊接結(jié)構(gòu)鋼及生產(chǎn)方法。
[0007] 實(shí)現(xiàn)上述目的的措施： 一種抗拉強(qiáng)度> 800M化級焊接結(jié)構(gòu)鋼，其組分及重量百分比含量為；C ;0. 002~0. 02%、 Si ;0. 03~0. 15〇/〇、Mn ;1. 70~2. 00〇/〇、P :《0. 018〇/〇、S :《0. 006〇/〇、Ti ;0. 20~0. 35〇/〇、N : 0. 002~0. 005%、B 0. 0005%、Als ;0. 025~0. 05%，其余為化及不可避免的雜質(zhì)；并滿足： 20《Ti/C《50,40《Ti/N《70 ;金相組織為不低于70%的超細(xì)的黑針狀下貝氏體及余量 的鐵素體組織。
[0008] 生產(chǎn)一種抗拉強(qiáng)度> SOOMI^a級焊接結(jié)構(gòu)鋼的方法，其步驟： 1)經(jīng)轉(zhuǎn)爐及真空爐冶煉后德鑄成逐； 2) 對鑄逐加熱，加熱溫度在1320~1380。并在此溫度下保溫1. 5~2. Oh ; 3) 進(jìn)行粗社，控制其開社溫度在1080~112(TC，終社溫度為960~98(TC，社制道次為5~7 道次，粗社后使總壓縮比不低于80% ; 4) 進(jìn)行精社，控制其開社溫度為930~95(TC，其結(jié)束溫度為850~89(TC，社制道次為7道 次，最后4道次的平均每道次壓下量控制在30~50% ; 5) 進(jìn)行層流冷卻，冷卻采用前后兩段式冷卻，并在兩段冷卻之間間隔20~50s ;前段冷 卻速度控制為30~7(TC /s，強(qiáng)力吹掃鋼板表面水潰并冷卻至680~72(TC，后段冷卻速度控制 為5~2(TC /s，冷卻至卷取溫度400~55(TC ;并吹掃至鋼板板面無水潰； 6) 進(jìn)行卷取。
[0009] 本發(fā)明各元素及主要工藝控制的作用： C;碳能夠提高鋼的強(qiáng)度、硬度，是主要的間隙固溶強(qiáng)化元素。采用超低碳成分設(shè)計(jì)有利 于應(yīng)變誘導(dǎo)鐵素體的動態(tài)析出和動態(tài)再結(jié)晶，細(xì)化奧氏體晶粒，得到超細(xì)晶組織，從而提高 鋼的強(qiáng)度和初性。而且隨著碳含量的降低及碳當(dāng)量的降低，可W使微合金鋼能夠保持良好 的焊接性能和低的初脆轉(zhuǎn)變溫度，因此C含量不高于0. 02%。
[0010] N:氮可W與鋼中的鐵在高溫時析出TiN，有效釘扎奧氏體晶粒阻止其長大，細(xì)化 奧氏體晶粒，在72(TCW下，從鋼中沉淀析出納米級Ti (C、N)等第二相粒子，可有效釘扎位 錯，顯著提高鋼的強(qiáng)度，但氮含量過高會嚴(yán)重惡化材料的塑初性。故本發(fā)明限定氮含量為 0. 002-0. 005%〇
[0011] Mn ;猛能夠降低奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的相變溫度，而奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的相變 溫度的降低對熱社態(tài)的鐵素體晶粒尺寸有細(xì)化作用，因此，猛早就作為高強(qiáng)度微合金鋼中 的主要合金元素而被廣泛應(yīng)用。猛過高將顯著增加鋼的裂紋敏感性，過低則固溶強(qiáng)化作用 不明顯，從而影響鋼的強(qiáng)度性能。故本發(fā)明猛的含量為1.7~2.0%。
[0012] Si:娃可W固溶于鐵素體和奧氏體中，提高鋼的強(qiáng)度、硬度、彈性，但添加過高的 娃會對材料的塑性和表面質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。故本發(fā)明娃的含量為0. 03~0. 15%。
[0013] S、P:硫和磯元素過高會對材料塑初性產(chǎn)生十分不利的影響。故本發(fā)明磯含量應(yīng) 控制在0. 018% W內(nèi)，硫含量應(yīng)控制在0. 006% W內(nèi)。
[0014] Ti:鐵是本發(fā)明中最重要的微合金化元素，高溫時析出TiN，有效釘扎奧氏體晶粒 阻止其長大，細(xì)化奧氏體晶粒。在72(TCW下，從鋼中沉淀析出納米級Ti (C、腳等第二相 粒子，可有效釘扎位錯，顯著提高鋼的強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)表明其少于0. 05%時，析出強(qiáng)化效果不明 顯，高于0. 35%時鋼的高溫?zé)崴苄暂^差，鑄逐冷卻時表面易產(chǎn)生裂紋。故本發(fā)明鐵含量為 0. 05~0. 38〇/〇。
[0015] N:氮可W與鋼中的鐵在高溫時析出TiN，有效釘扎奧氏體晶粒阻止其長大，細(xì)化 奧氏體晶粒，在72(TCW下，從鋼中沉淀析出納米級Ti (C、N)等第二相粒子，可有效釘扎位 錯，顯著提高鋼的強(qiáng)度。
[0016] A1:鉛為脫氧元素，同時具有一定的晶粒細(xì)化作用。故本發(fā)明限定了鉛含量為 0. 025~0. 05〇/〇。
[0017] 之所W嚴(yán)格控制20《Ti/C《50及40《Ti/N《70,是為了確保鋼在高溫時析 出TiN等第二相粒子，釘扎奧氏體晶粒阻止其長大，細(xì)化奧氏體晶粒，并且在72CTC W下， 從鋼中沉淀析出納米級T